亮度计校准

积分球系统由光谱仪、标准光源、直流电源、交流电源、功率计共同组成,提供光通量、色温、波长、色度、电压、电流等项目的校准

亮度计
亮度计

光电参数测试仪由光、电两大部分组成的主要包括传感器、输入电路、转换电路和数字显示部分等。作为仪器传感器的光电接收器是仪器测量的关键部件它由光电接收器如硅光二极管和恰当的滤光片匹配而成使其光谱响应度曲线与标准光谱光视效率函数λ曲线在整个可见光区相接近。此外在光电接收器的前部设置有恒定长度的遮光筒以确定接收器的视角大小和测量距离筒内设有若干光阑用来消除杂散辐射。

色温校准基础概念

LED显示屏的色度测量与计算需使用CIE XYZ 1931标准色度系统。为了后面引入色度校正的计算公式,首先对色度校正相关的基本概念做一简单梳理:

1、色坐标

CIE XYZ 1931色度系统中的色坐标x, y, z与三刺激值XYZ之间的关系式如下:
可以看到,x, y, z并不独立,x+y+z=1,因此一般只用x,y两个色坐标即可唯一地表达色品。

随着逐点校正的技术进步,客户对LED屏的显示质量要求也越来越高,从仅仅追求亮度与白平衡指标,渐渐提升到了对显示均匀度和色保真度的要求。利用逐点校正技术大幅提升显示屏的均匀度,当前正处于快速的普及应用进程中,而色度校正的需求也渐渐浮出水面,越来越为业内所关注。本文将简要介绍LED显示屏色度校正的原理、应用、实现方法与技巧。

有了三刺激值,就可以计算得到色坐标x,y。反之,有了色坐标x,y,和Y,也可以计算出三刺激值XYZ
三刺激值XYZ是混色叠加计算的基础,而混色叠加计算正是色度校正的理论基础。

2、色域空间

色域就是指某种表色模式所能表达的颜色数量所构成的范围区域,也指具体介质如屏幕显示、数码输出及印刷复制所能表现的颜色范围。三原色色域三角形内部的颜色为显示屏通过三原色的混色可实现的全部颜色。

因此,一张LED显示屏的原始色域空间定义应包含以下参数:

(Rx,Ry);(Gx,Gy);(Bx,By);(Wx,Wy);
以上四组色坐标分别为显示屏显示为(R255,G0,B0)、(R0,G255,,B0)、(R0,G0,B255)以及(R255,G255,B255)等红绿蓝白四色时的色坐标。

白色由RGB三原色混色而成,因此,如给出RGB三色的亮度值RY,GY,BY,就可以计算出RGB三色各自的三刺激值。
而白色的色坐标Wx,Wy以及白色亮度值WY都可以通过RGB三色的XYZ三刺激值的叠加计算得到:
反之,给出白色的色坐标和亮度值,也可以计算得到所需的RGB三原色亮度值。

色温校准应用领域

1、 提高色保真度

LED屏色度校正最本原的应用服务于提高显示的色保真度,使显示的图像与源图像的颜色一致,更真实地还原自然色彩。通俗一点说,就是让显示的色彩更“正”。

LED屏上的显示内容一般来自电视摄像机、相机,或计算机。而电视与计算机监视器的色域空间与LED屏的色域空间不一致,就造成了显示色彩失真的现象。如常见的电视的色域空间标准PAL、NTSC,电脑监视器的色域空间标准SRGB等,都与LED显示屏固有的色域空间不一致。LED色域空间较大,色彩表现通常过饱和,视觉感受是更艳丽、夸张,因而失真。

色温校准的目标之一,就是将显示屏的色域空间校正到视频或图像源的色域空间上,或尽可能接近,以改善显示的色保真度。

2 、不同批次箱体混用

租赁屏主经常会遇到这种情况:分时段采购的批量箱体,希望能一起混用,方便承接更大的演出项目。工程商有时也会遭遇客户的要求,希望将一块原有的显示屏扩大面积,新制作一部分箱体和老屏拼接成一块大屏。
然而,不同批次的箱体因为原始亮度与原始色域空间的差异,各自为政,格格不入。
此时,色度校正可以将不同批次的箱体的原始色域空间校正到一个重合的目标色域空间上,从而实现不同批次箱体混用和新老屏的拼接。

3 、色度均匀性校正

色度均匀性校正目的是改善显示屏的像素间色差。此时,每一个像素点,一组RGB灯的组合,都可视为一个色域空间,色度校正要完成的任务是将显示屏上所有像素数量的色域空间校正到同一个色域空间上。 

当前分光分色机的分色精度和有效的混灯技术,使得色度均匀性的应用场合非常有限。因为人眼对像素级的色差分辨力约为4nm,而分光分色机的分色精度普遍可达到±1nm。除非将非常多批次且少量的库存LED灯用于同一张屏,色度均匀性校正才是必要的。

4、色温校准原理

在清晰了色度概念和色度校正的应用领域后,让我们来看看LED显示屏色度校正的原理和具体实现方法。

色度校正的原理就是色域空间变换。将LED屏固有的宽色域空间变换到一个用户设定的目标色域空间上,该目标色域空间可以是标准色域空间,也可以是用户自定义的一个色域空间。

对于LED屏来说,要保证显示质量,必须在色度校正的同时,保证亮度的均匀度。因此亮色校正一定是同步完成的。因此应同时给出校正的目标亮度值。

色域空间转换系数矩阵的计算 

RR为显示源信号为红色时,红灯的亮度系数;

RG为显示源信号为红色时,绿灯的亮度系数;

RB为显示源信号为红色时,蓝灯的亮度系数;

GR为显示源信号为绿色时,红灯的亮度系数;

GG为显示源信号为绿色时,绿灯的亮度系数;

GB为显示源信号为绿色时,蓝灯的亮度系数;

BR为显示源信号为蓝色时,红灯的亮度系数;

BG为显示源信号为蓝色时,绿灯的亮度系数;

BB为显示源信号为蓝色时,蓝灯的亮度系数;

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